800V框架下，新能源汽車的安全性如何保證？新能源汽車的不斷高壓化將給連接器帶來何種技術(shù)挑戰(zhàn)？

近日，韓國仁川發(fā)生了一起重大事故。一輛梅賽德斯-奔馳EQE電動汽車在地下停車場起火，致140余輛汽車受損，23人受傷。

今年4月，上海南浦大橋上一輛新能源車突發(fā)火災被燒成空殼;6月一輛大眾ID.4型新能源汽車在杭州收費站發(fā)生碰撞事故后起火，導致車上四名乘客遇難;......

然而，7月我國新能源乘用車正歷史性地以50.8%的滲透率首次超過燃油車，成為市場上真正的主流。

越來越高的普及率和諸多起令人悲痛的事故使我們不得不關(guān)注——在新能源汽車逐漸高壓化的平臺下，人的安全性該如何保障？

如何解決高壓平臺所帶來的電氣安全、熱管理和故障防護等安全問題，成為行業(yè)發(fā)展的重要課題。

本文將從平臺高壓化趨勢及安全隱患、高壓連接器技術(shù)、高壓連接器未來發(fā)展趨勢三個方面進行解讀。

一、新能源汽車“高壓心跳”下的安全挑戰(zhàn)

01 | 為何電動汽車的升級要重點提升高壓平臺?

新能源汽車往高壓化趨勢發(fā)展主要是為了縮短充電時間、提升車輛能效，以及滿足消費者對快速充電的需求?？斐浼夹g(shù)的核心在于提高整車充電功率，要提高整車充電功率，技術(shù)手段上要么加大充電流要么提高充電電壓。

而充電電流加大則意味著更粗更重的線束、更高的發(fā)熱量，容易面臨著熱失控的風險(熱失控風險是指由于化學反應失控導致溫度和壓力急劇升高的潛在危險)，導致電池損壞、火災甚至爆炸。

800V高壓平臺能通過提高電壓來增加充電功率，同時控制電流以減少熱量損失和熱失控風險。800V高壓平臺作為電動汽車技術(shù)進步的關(guān)鍵，不僅顯著提高了充電效率，還有助于減少能源消耗，代表著電動汽車行業(yè)的重要發(fā)展趨勢。

02 | 高壓平臺將帶來哪些安全問題？

高電壓對車輛的電氣系統(tǒng)和安全性能提出了更高的要求。

前面所提到的梅塞德斯-奔馳EQE起火事件，韓國相關(guān)部門調(diào)查披露，該輛車搭載的動力電池是鎳鈷錳 (NCM) 811電池。NCM811能量密度為190 mAh/g，具有高容量、價格低等優(yōu)勢，但其燒結(jié)條件苛刻、容易吸潮。

不同于燃油車，動力電池作為電動汽車的核心能量源，電壓一般為300~600V，稍有不慎，就會引發(fā)電擊、火災等嚴重電氣事故。故而動力電池的設(shè)計和性能對車輛的安全性、可靠性和效率有著深遠的影響。

而除此之外，高壓平臺還存在著以下風險。

l 析鋰現(xiàn)象

在鋰離子電池充電過程中，容易形成固態(tài)金屬鋰，堆積生成鋰枝晶，從而降低電池的能量密度和充放電效率，引發(fā)危險。

l 熱管理問題

新能源汽車在高壓工作狀態(tài)下，電池、電機等關(guān)鍵部件會產(chǎn)生大量熱量，需要有效的熱管理系統(tǒng)來確保這些熱量得到及時散發(fā)，避免過熱導致的性能下降或安全風險。

l 電磁兼容問題

高壓平臺產(chǎn)生的電磁場可能對車輛其他電氣系統(tǒng)造成干擾，影響車輛正常運行。

新能源電能變換技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜摇憬髮W胡長生教授曾多次強調(diào)高壓平臺電磁兼容性的重要性。他提到，電壓提升導致干擾源強度增加，新器件的應用也改變了電磁環(huán)境，這些因素可能惡化電磁兼容性，影響車輛安全和駕駛體驗。

▲2024'中國電子熱點解決方案創(chuàng)新(華南)峰會 胡長生教授

二、高壓連接器如何當好安全“守門員”?

正如前文所提到新能源汽車與傳統(tǒng)汽車電路系統(tǒng)的不同，高壓架構(gòu)下的高壓連接器在環(huán)境溫度、載流能力、防護等級、抗振等級等規(guī)格參數(shù)方面，都有著更為嚴苛的要求。

整車上高壓連接器主要應用于DC、水暖PTC 充電機、風暖PTC、直流充電口、動力電機、高壓線束、開關(guān)、逆變器動力電池等系統(tǒng)。

在800V架構(gòu)中，連接器需滿足更嚴格的性能標準，包括高壓互鎖HVIL、IP67/68防水防塵、IP6K9K抗機械沖擊和化學侵蝕、V0級阻燃以及電磁兼容性EMC。

01 | 高壓互鎖

▲泰科HVA HD400連接器集成HVIL功能 ?泰科官網(wǎng)

高壓互鎖(HVIL)是一種安全設(shè)計，通過低壓信號檢測高壓電路的完整性，確保在高壓回路出現(xiàn)斷開或連接不穩(wěn)定時，如蓋板未正確覆蓋或連接器松動脫落，能夠及時切斷電源，防止?jié)撛诘陌踩L險。

高壓互鎖在檢測到異常時，會根據(jù)車輛狀態(tài)和故障嚴重性采取相應控制措施。比如車輛停止時，高壓互鎖會向控制器發(fā)送信號以切斷高壓電源，并發(fā)出故障警告。若車輛在行駛中，高壓互鎖會先發(fā)出警告，然后逐步降低電機功率，平穩(wěn)減速，以避免突然斷電可能導致的危險，確保安全。

高壓互鎖功能確保高壓連接系統(tǒng)的安全操作，要求在連接時功率端子先接通隨后互鎖端子接通，斷開時則相反。

帶有高壓互鎖的連接器在解鎖時遵循邏輯時序，其斷開時間取決于接觸長度差值和斷開速度。系統(tǒng)通常在10~100ms內(nèi)響應互鎖端子回路，二次解鎖機制可延長斷開時間至1秒以上，防止帶電插拔產(chǎn)生安全風險。

在國產(chǎn)高壓連接器市場上，中航光電的高壓連接器產(chǎn)品占有率很高，其EVH2系列高壓互鎖連接器具備高壓互鎖、360°屏蔽、二次鎖緊及二級解鎖等功能。

▲中航光電 高壓互鎖連接器

02 | 電磁屏蔽

由于電動汽車中的電子器件在高頻率下產(chǎn)生磁場，整車零部件必須具備抗電磁干擾能力，特別是高壓系統(tǒng)的屏蔽連接器和電纜，對于防止EMC問題至關(guān)重要。為了有效管理電磁干擾，車規(guī)級高壓連接器及線束通常會配備電磁屏蔽層，將電動車電磁輻射水平限制在低水平。

例如，君灝新能源的過孔連接器符合USCAR，連接器產(chǎn)品具有360°屏蔽、高防護等級、高耐鹽霧等級等特點，可以實現(xiàn)線束防退和防轉(zhuǎn)功能，連接器適用于配電盒、電機、電機控制器、PDU等設(shè)備的強電的出線連接。

03 | 絕緣監(jiān)測

根據(jù)big-bit產(chǎn)業(yè)研究室的調(diào)研，在高電壓大電流的情況下，高壓連接器的溫度升高不能超過額定值。在選擇外殼材料時要考慮重量、強度和是否易于加工，而且在不同溫度下連接器端子的材料性能如何保持穩(wěn)定性、如何保證必要的導電率等都需要考量。

在標準QC/T-1067下，連接器的絕緣性能通過兩項關(guān)鍵指標來確保：連接器絕緣電阻和連接器絕緣介電強度。

連接器絕緣電阻要求在500V電壓下，連接器內(nèi)部相鄰端子間的電阻達到2100MΩ，以保證足夠的電絕緣性。連接器絕緣介電強度測試則是在交流1000V或直流1600V的電壓下持續(xù)1分鐘，確保連接器相鄰端子之間以及端子與連接器塑料外殼之間不會出現(xiàn)介質(zhì)斷裂或擊穿，同時電流泄露控制在1mA以下，從而驗證連接器的電氣絕緣性能符合安全標準。

04 | 防水防塵

新能源汽車涉水后，高壓動力系統(tǒng)以及其他零部件可能因為涉水直接損壞或降低絕緣性能，存在漏電風險，具有非常大的安全隱患，因此高壓連接器的防水性能也至關(guān)重要。

汽車整車分為干區(qū)和濕區(qū)。干區(qū)的連接器可以不需要這種密封特性，但濕區(qū)使用的連接器通常需要具備密封特性，以防止水分侵入。國標QC/T 29106-2014標準下，濕區(qū)的連接器至少要滿足IPX7防水等級。

三、高壓化趨勢下的連接器有何演進與挑戰(zhàn)？

第四代高壓連接器是目前應用最廣泛的800V高壓連接器，集成了塑料外殼+屏蔽功能+高壓互鎖+二級解鎖機制，市場中主流的產(chǎn)品主要為280系列高壓連接器。

泰科AMP+ HVA 280系列高壓連接器設(shè)計了多種鎖扣配置和內(nèi)置高壓互鎖(HVIL)功能，從而實現(xiàn)更緊湊的封裝尺寸。

被廣泛運用于東風系新能源汽車中的君灝新能源JHEVS280 2連接器，同樣集成屏蔽互鎖功能，滿足IP6K9K、IP67等防護等級以及IP2XB電氣保護等級。

琥正電子FHV 2芯16-35方非屏蔽高壓連接器，主要用于新能源汽車的車載充電機、電池包、高壓配電盒、電機控制器、PTC、電池等部件間的高壓連接。

未來第五代高壓連接器將在第四代技術(shù)基礎(chǔ)上，集成先進的冷卻解決方案，如液冷或風冷系統(tǒng)，以提升能量傳輸效率，減輕重量，并增強產(chǎn)品的整體性能。

胡長生教授認為，汽車的不斷高壓化對連接器技術(shù)人員提出了更高的要求，“一是因為從400V變到800V，甚至更高以后，以前車子上用的材料有很多的可能是不能用了；二是它的變換器的設(shè)計也會不一樣”。

那么，日漸高壓化的新能源汽車電壓平臺，將給連接器廠商帶來什么樣的挑戰(zhàn)?

精益達對此表示，高壓大電流對連接器需要高可靠性，同步取決于電池充放電數(shù)據(jù)。在固態(tài)電池技術(shù)不斷升級的情況下，進一步加大工作電流，壓縮充電時間，這方面的連接器材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)需要進行持續(xù)升級。

君灝新能源則覺得連接器產(chǎn)品的測試與連接器安規(guī)認證十分重要，只有不斷提高連接器測試要求，完善連接器生產(chǎn)工藝，增強連接器質(zhì)量管控水平，才能保證連接器產(chǎn)品高壓連接方面的優(yōu)化。而在連接器材料運用方面，君灝新能源正積極拓展鋁導線、鋁棒、銅鋁排產(chǎn)品的應用。

四、小結(jié)

總之，在新能源汽車發(fā)展得如火如荼的當下，我們必須更加重視車輛的安全性能。

正如胡長生教授采訪中所說的“從對人類生命的尊重和崇高理念出發(fā)，人的生命是無價的”。新能源汽車在熱管理、電磁兼容性和環(huán)境耐受性測試等每一個環(huán)節(jié)，都需要通過最高的安全標準。

而在新能源汽車行業(yè)推動高壓連接器技術(shù)向輕量化、集成化發(fā)展的背景下，連接器廠商需不斷采用新材料、新工藝，并整合智能化技術(shù)，以提升連接器的安全性和性能，滿足行業(yè)對高壓連接器不斷增長的高標準需求，共同助力新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)發(fā)展。

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審核編輯 黃宇